(57)【要約】【課題】  本発明は、所定形状の微細なキャビティを有する金型を低コストで迅速に作成し、ひいてはマイクロリアクターを低コストで迅速に製造することのできるマイクロリアクターの製造方法を提供する。【解決手段】  合成樹脂板の１面に微細キャビティに対応する凹部を形成し、これと合成樹脂等のシート部材を積層することにより微細キャビティを形成するマイクロリアクターの製造方法であって、複数の分割金型を組み合わせて１成形面を形成した金型を用いて、合成樹脂板の１面に微細キャビティに対応する凹部を形成することを特徴とするマイクロリアクターの製造方法であり、分割金型が、隣接する分割金型と噛み合い機構により固定されているのが好ましい。【選択図】  図１
2005088112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂板の１面に微細キャビティに対応する凹部を形成し、これとシート部材を積層
することにより微細キャビティを形成するマイクロリアクターの製造方法であって、複数
の分割金型を組み合わせて１成形面を形成した金型を用いて、合成樹脂板の１面に微細キ
ャビティに対応する凹部を形成することを特徴とするマイクロリアクターの製造方法。
【請求項２】
分割金型が、隣接する分割金型と噛み合い機構により固定されていることを特徴とする
請求項１記載のマイクロリアクターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材中に微細な流路、反応槽、電気泳動カラム、液体クロマトグラフ用カラ
ム、分離機構、電気化学分析用電極などの構造が形成されたマイクロリアクターの製造方
法に関する。
【０００２】
詳しくは、化学、生化学などの微小反応デバイス、集積型ＤＮＡ分析デバイス、微小電
気泳動デバイス、微小クロマトグラフィーデバイスなどの微小分析デバイス、質量スペク
トルや液体クロマトグラフィーなどの分析試料調製用微小デバイス、抽出、膜分離、透析
などの物理化学的処理デバイス、マイクロアレイ製造用スポッタなどとして有用なマイク
ロリアクターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
最近、医療診断を患者の近傍で行うベッドサイド診断、大気や水や土壌中の環境汚染物
質のモニタリング、食品の安全性検査等現場において短時間に安価に診断したり分析する
技術のニーズは非常に高くなってきている。
【０００４】
例えば、従来は高価且つ大型の装置を必要とした分析を、持ち運び可能な小型の分析装
置で代替することができれば、大病院にしか設置できなかった分析装置を開業医でも設置
、利用することが可能になり、診断結果を患者に簡便に早期にフィードバックすることが
可能になる。又、高齢者の健康指標を高齢者の家族が測定し、その健康指標数値を在宅管
理したり、病院に定期的に送信して病院で管理することにより在宅医療環境がより優れた
ものとなる。
【０００５】
又、環境ホルモン、ダイオキシン等の環境汚染物質を、高価且つ大型装置を使用するこ
となく、簡易測定することができれば、簡単且つ安価に環境診断することができる。更に
、持ち運び可能な小型の分析装置を用いて現場で環境汚染物質を分析することができれば
、よりきめ細かい安全環境を供出することができる。
【０００６】
このような測定を簡易に行うためには、微量の試料で、高感度に分析検出が行えること
が必要である。そのために、キャピラリーガスクロマトグラフィー（ＣＧＣ）、キャピラ
リー液体クロマトグラフィー（ＣＬＣ）、誘導型プラズマ（ＩＣＰ）等で分離し、質量分
析計（ＭＳ）で検出するＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳ、ＩＣＰ−ＭＳ等が微量、高感度で分析
できる方法として広く使用されてきている。
【０００７】
しかしながら、これらの装置は高価で大掛かりな装置なので、簡単に持ち運んだり所望
の場所に設置するには、非常に高いコストがかかり、上記のような幅広い医療診断や環境
診断のニーズには適合し得なかった。
【０００８】
そこで最近、マイクロ加工技術又はナノ加工技術により分析のための容器を作成し、こ
れを持ち運び可能な分析装置、即ち、マイクロリアクターとして使用する方法が提案され
ている。
【０００９】
このマイクロリアクターは手のひらサイズの大きさに成形できるので、持ち運びが容易
であり、在宅医療診断やモバイル環境分析に好適に使用できる。又、コンビナトリアルケ
ミストリーのような多種類且つ複雑な反応を一度に行わなければならない場合にも、極め
て少量の試料で測定できる。
【００１０】
更に、液相合成プロセスを行う化学プラントにおいて、精度の高い熱交換を行わなけれ
ばならない場合にも、マイクロ空間では伝熱が非常に早い等のメリットがあるので、現状
の化学プラントの制御能力を大幅に改善する可能性も秘めている。
【００１１】
マイクロリアクターには、その用途に応じて、試料等を液送する微細な流路、試料等の
貯蔵槽、反応槽、電気泳動カラム、液体クロマトグラフ用カラム、分離槽、電気化学分析
用電極等が形成又は設置される。
【００１２】
そのため、その製造には、２枚の基板を重ね合わせて所定形状の微細なキャビティを作
成し、所定のキャビティに液体クロマトグラフ用ゲル、電極、マイクロポンプ等必要な材
料を設置している。
【００１３】
上記２枚の基板を重ね合わせて所定形状の微細なキャビティを作成する方法は、種々提
案されている。例えば、部材（Ａ）と部材（Ｂ）の間に、流路となる部分を除いて固体状
物質を充填することにより、もしくは表面に溝を有する部材（Ａ）の溝が形成された面に
他の部材（Ｂ）を接着することにより、互いに接着された部材（Ａ）と部材（Ｂ）との間
に、部材（Ａ）と部材（Ｂ）との接着面に垂直な方向から見て幅１〜１０００μｍ、奥行
き１〜１０００μｍの毛細管状の流路が形成された微小ケミカルデバイスを作成する方法
が提案されている。
【００１４】
部材（Ａ）の表面に溝を設ける方法としては、射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリ
カ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、エッチング法、蒸着法、気相重合法、
溝となるべき部分を切り抜いたシート状部材と板状部材とを接着する方法等が提案されて
いる（例えば、特許文献１、２、３参照。）。
【特許文献１】特開２０００−６５７９１号公報
【特許文献２】特開２００１−７０７８４号公報
【特許文献３】特開２００２−２１９６９７号公報
【００１５】
上記２枚の基板を重ね合わせて所定形状の微細なキャビティを作成する方法の中で、最
も安価で大量にマイクロリアクターを製造する方法は、所定形状の微細なキャビティを有
する金型を作成し、熱可塑性樹脂板に転写する方法若しくは射出成形で基板を作成する方
法である。
【００１６】
しかし、マイクロリアクターに望まれるキャビティの微細形状は、用途により少しずつ
異なるため、用途ごとに新規な金型を作成する必要があり、コストが高くなり且つ時間が
かかるという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、上記欠点に鑑み、所定形状の微細なキャビティを有する金型を低コス
トで迅速に作成し、ひいてはマイクロリアクターを低コストで迅速に製造することのでき
るマイクロリアクターの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のマイクロリアクターの製造方法は、合成樹脂板の１面に微細キャビティに対応
する凹部を形成し、これとシート部材を積層することにより微細キャビティを形成するマ
イクロリアクターの製造方法であって、複数の分割金型を組み合わせて１成形面を形成し
た金型を用いて、合成樹脂板の１面に微細キャビティに対応する凹部を形成することを特
徴とする。
【００１９】
本発明で使用される合成樹脂板を形成する合成樹脂としては、機械的強度を有し、板状
に形成しうる任意の合成樹脂が使用可能であり、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチ
ルスチレン、スチレンーマレイン酸共重合体、スチレンーアクリロニトリル共重合体等の
スチレン系重合体；ポルスルホン、ポリエーテルスルホン等のポリスルホン系重合体；ポ
リメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル等の（メタ）アクリル系重合体；ポリマ
レイミド系重合体；ビスフェノールＡ系ポリカーボネート、ビスフェノールＦ系ポリカー
ボネート、ビスフェノールＺ系ポリカーボネート等のポリカーボネート系重合体；ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１、エチレン−酢酸ビニル共重合
体等のポリオレフィン系重合体；ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン等の塩素含有重合体；酢酸セルロース、メチルセルロース等のセルロース系重合体
；ポリウレタン系重合体；ポリアミド系重合体；ポリイミド系重合体；ポリ−２，６−ジ
メチルフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド等のポリエーテル系又はポリ
チオエーテル系重合体；ポリエーテルエーテルケトン等のポリエーテルケトン系重合体；
ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート等のポリエステル系重合体；エポキシ樹脂
；ウレア樹脂；フェノール樹脂などが挙げられる。
【００２０】
本発明においては、金型を用いて、転写法、射出成形法、粉体プレス法等により、合成
樹脂板の１面に微細キャビティに対応する凹部を形成する。
【００２１】
上記転写法としては、従来公知の任意の転写法が採用されればよく、例えば、合成樹脂
として、熱可塑性樹脂を使用する場合は、予め熱可塑性樹脂の板状体を作成し、金型及び
／又は熱可塑性樹脂の板状体を加熱し、両者をプレスする方法が挙げられる。
【００２２】
又、合成樹脂として、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を使用する場合は、未硬化又は半
硬化の板状体を作成し、板状体と金型をプレスした後、加熱又は光照射をして熱硬化性樹
脂又は光硬化性樹脂を硬化する方法が挙げられる。
【００２３】
上記射出成形法としては、従来公知の任意の射出成形法が採用されればよく、例えば、
キャビティに金型の設置された射出成形機に合成樹脂を供給して成形する方法が挙げられ
る。
【００２４】
合成樹脂として、熱可塑性樹脂を使用する場合は、溶融した熱可塑性樹脂をキャビティ
に供給し、冷却後成形体を取り出せばよいし、合成樹脂として、熱硬化性樹脂を使用する
場合は、未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂をキャビティに供給し、加熱し、硬化した後に
冷却して成形体を取り出せばよい。
【００２５】
又、合成樹脂として、光硬化性樹脂を使用する場合は、未硬化又は半硬化の光熱硬化性
樹脂をキャビティに供給し、加熱し、半硬化の成形体を取り出した後光照射して硬化させ
ればよい。
【００２６】
上記粉体プレス法としては、従来公知の任意の粉体プレス法が採用されればよく、例え
ば、合成樹脂粉末を金型に供給し、加熱プレスすることにより成形する方法が挙げられる
。
【００２７】
本発明においては、上記金型として複数の分割金型を組み合わせて１成形面を形成した
金型を用いる。マイクロリアクターには、試料等を液送する微細な流路、試料等の貯蔵槽
、反応槽、電気泳動カラム、液体クロマトグラフ用カラム、分離槽、検出部等が形成され
るが、その用途に応じて、必要なものは異なるし、その大きさも異なるので、例えば、貯
蔵槽と反応槽と試料等を液送する微細な流路を形成するための分割金型、電気泳動カラム
と試料等を液送する微細な流路を形成するための分割金型、液体クロマトグラフ用カラム
と試料等を液送する微細な流路を形成するための分割金型、分離槽、検出部と試料等を液
送する微細な流路を形成するための分割金型、廃液貯蔵槽と試料等を液送する微細な流路
を形成するための分割金型等の分割金型を予め作成し、必要に応じてこれらの分割金型を
組み合わせて１成形面を形成した金型を作成し、組み合わせた金型を用いるのである。
【００２８】
本発明においては、上記金型を用いて、合成樹脂板の１面に微細キャビティに対応する
凹部を形成するのであるから、分割金型は隣接する分割金型と緊締して固定される必要が
あり、分割金型は隣接する分割金型と噛み合い機構により緊締して固定されているのが好
ましい。
【００２９】
微細キャビティに対応する凹部が形成された合成樹脂板は、シート部材と積層されて、
合成樹脂板とシート部材の間に微細キャビティを有するマイクロリアクターが製造される
。
【００３０】
上記シート部材としては、合成樹脂、セラミックス、金属等から製造された板、シート
、フィルム等従来公知の任意のシート部材が使用可能であるが、上記合成樹脂板と強固に
接着しうる材料が好ましいので、上記合成樹脂板を構成する合成樹脂よりなるシート部材
が好ましい。
【００３１】
又、上記積層方法は従来公知の任意の製造方法が採用されてよく、例えば、溶剤型接着
剤や粘着剤で接着する方法、ホットメルト型接着剤や粘着剤で接着する方法、無溶剤型接
着剤としてエネルギー線硬化性樹脂を塗布し、エネルギー線照射により硬化させて接着す
る方法、溶剤塗布による接着方法、熱や超音波による融着接着方法等が挙げられる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のマイクロリアクターの製造方法の構成は上述の通りであり、複数の分割金型を
組み合わせて１成形面を形成した金型を作成し、転写法、射出成形法、粉体プレス法等に
より、合成樹脂板に微細キャビティに対応する凹部を形成するのであるから、大きな金型
をマイクロリアクターごとに作成するのに比較し、小さな部分金型を作成すればよく、所
定形状の微細なキャビティを有する部分金型を低コストで迅速に作成することができ、ひ
いてはマイクロリアクターを低コストで迅速に製造することができる。
【００３３】
又、新規なマイクロリアクターを作成する場合にも、部分金型の組合せを変更して金型
を作成すればよく、低コストで迅速に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明の実施例を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
図１は、マイクロリアクターの金型の一例を示す平面模式図である。金型は、部分金型
Ａ、部分金型Ｂ及び部分金型Ｃが組み合わされて形成されている。部分金型Ａには、微小
流体貯蔵部１、カラムに吸着された被検出物質を溶出するための溶離液を貯蔵するための
溶離液貯蔵部２、カラムに吸着された被検出物質を溶出した溶離液のｐＨを調整するため
のｐＨ調整液を貯蔵するための溶離液ｐＨ調整液貯蔵部３及び液体クロマトグラフ用カラ
ム４を形成するための凸部が形成されている。
【００３６】
２１は微小流体貯蔵部１に連結された流体試料注入用微細流路、２１は溶離液貯蔵部２
に連結された溶離液注入用微細流路、３１は溶離液ｐＨ調整液貯蔵部３に連結された溶離
液ｐＨ調整液注入用微細流路並びに１２は微小流体貯蔵部１及び溶離液貯蔵部２と液体ク
ロマトグラフ用カラム４を連結する微細流路を形成するための凸部である。
【００３７】
部分金型Ｂには、微小検出部５を形成するための凸部が形成されており、部分金型Ａと
部分金型Ｂには、液体クロマトグラフ用カラム４と微小検出部５を連結する微細流路４１
及び溶離液ｐＨ調整液貯蔵部３と微小検出部５を連結する微細流路３２を形成するための
凸部が連続して形成されている。
【００３８】
又、部分金型Ｃには、廃液貯蔵部６を形成するための凸部と廃液貯蔵部６に連結された
ガス抜き用微細流路６１を形成するための凸部が形成されており、部分金型Ｂと部分金型
Ｃには、微小検出部５と廃液貯蔵部６を連結する微細流路５１を形成するための凸部が連
続して形成されている。６１はガス抜き口である。
【００３９】
ホットスタンピング用の転写金型に上記金型を設置し、その受け型の間に、厚さ５ｍｍ
のポリメチルメタクリレート樹脂板を供給し、１５０℃で５分間予熱し、次いで１９０℃
で３０分間加熱プレスすることにより、図１に示した微細流路、微小貯蔵部、検出部等の
凹部を有するポリメチルメタクリレート樹脂基板を得た。各凹部は金型の凸部が正確に転
写されていた。
【００４０】
次に、厚さ５ｍｍのポリメチルメタクリレート樹脂板にエネルギー線硬化性樹脂を塗布
し、エネルギー線硬化性樹脂層と凹部が内側になるように、得られたポリメチルメタクリ
レート樹脂板とポリメチルメタクリレート樹脂基板とを積層し、光照射してエネルギー線
硬化性樹脂を硬化して、両層が接着したマイクロリアクターを得た。
【００４１】
（実施例２）
ホットスタンピング法に代えて、射出成形法によりマイクロリアクターを形成した以外
は、実施例１で行ったと同様にしてマイクロリアクターを得た。
【００４２】
射出成形においては、射出成形用の金型入れ子スペースに部分金型Ａ、部分金型Ｂ及び
部分金型Ｃが組み合わされて形成されている金型を挿入し、その受け型の間に、ポリメチ
ルメタクリレート樹脂板を射出することにより、図１に示した微細流路、微小貯蔵部、検
出部等の凹部を有するポリメチルメタクリレート樹脂基板を得た。射出成形温度は、２１
０℃にて行った。各凹部は金型の凸部が正確に転写されていた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】マイクロリアクターの金型の一例を示す平面模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ、Ｂ、Ｃ  部分金型
１    微小流体貯蔵部
２    溶離液貯蔵部
３    溶離液ｐＨ調整液貯蔵部
４    液体クロマトグラフ用カラム
５    微小検出部
６    廃液貯蔵部
１１、１２、２１、３１、３２、４１、５１、６１    微細流路
【図１】
2005088112.tif 000003